EspañolVistas:0 Autor:Editor del sitio Hora de publicación: 2023-02-02 Origen:Sitio
Para lograr estos avances, que se detallaron en la revista Biosensores y Bioelectricidad, los autores principales Derek Lovley, Profesor Distinguido de Microbiología en UMass Amherst, y Jun Yao, profesor de ingeniería eléctrica e informática en la Facultad de Ingeniería de UMass Amherst, no necesitaban mirar más allá de sus propias narices. 'La nariz humana tiene cientos de receptores, cada uno de ellos sensible a una molécula específica', dice Yao. 'Son mucho más sensibles y eficientes que cualquier dispositivo mecánico o químico que pueda diseñarse. Nos preguntamos cómo podríamos aprovechar el diseño biológico en sí en lugar de depender de un material sintético'.
En otras palabras, el equipo se preguntó si podrían trabajar con la naturaleza para detectar enfermedades, y resulta que han hecho precisamente eso.
La respuesta comienza con una bacteria conocida como Geobacter sulfurreducens, que Lovley y Yao utilizaron anteriormente para crear una biopelícula capaz de producir electricidad continua y a largo plazo a partir del sudor. G. reductores de azufre' tiene la sorprendente capacidad natural de desarrollar pequeños nanocables eléctricamente conductores.
Pero G. reductores de azufre Es una bacteria quisquillosa que necesita condiciones específicas para crecer, lo que dificulta su uso a escala. 'Lo que hemos hecho', dice Lovley, 'es eliminar el 'gen de nanocables', llamado pilin, de G. reductores de azufre y unirlo al ADN de Escherichia coli, una de las bacterias más extendidas en el mundo.'
Una vez que se eliminó el gen pilin de G. reductores de azufre, Lovley, Yao y su equipo lo modificaron para que incluyera un péptido específico, conocido como DLESFL, que es extremadamente sensible al amoníaco, una sustancia química presente a menudo en el aliento de las personas con enfermedad renal. Cuando luego unieron el gen pilin modificado en Escherichia coliDel ADN, de la bacteria genéticamente modificada surgieron diminutos nanocables repletos del péptido sensor de amoníaco. Luego, el equipo recogió estos nanocables sensibles al amoníaco y los incorporó a un sensor.
'La modificación genética de los nanocables los hizo 100 veces más sensibles al amoníaco de lo que eran originalmente', dice Yassir Lekbach, coautor principal del artículo e investigador postdoctoral en microbiología en la UMass Amherst. 'Los nanocables producidos por microbios funcionan mucho mejor como sensores que los sensores previamente descritos fabricados con nanocables tradicionales de silicio o metal'.
Y no hay necesidad de limitar estos nuevos sensores únicamente al amoníaco y las enfermedades renales. Toshiyuki Ueki, otro coautor principal del artículo y profesor de investigación en microbiología en la UMass Amherst, dice que 'es posible diseñar péptidos únicos, cada uno de los cuales se une específicamente a una molécula de interés. Así, a medida que más moléculas trazadoras, emitidas por el '
Un nuevo paradigma para la ingeniería eléctrica.
Los nanocables tradicionales, hechos de silicio o fibra de carbono, pueden ser altamente tóxicos (los nanotubos de carbono son en sí mismos carcinógenos) y terminar como desechos electrónicos no biodegradables. Sus materias primas pueden requerir enormes cantidades de energía e insumos químicos para cosecharlas y procesarlas, además de dejar un profundo impacto ambiental. Pero como los nanocables de Lovley y Yao se cultivan a partir de bacterias comunes, son mucho más sostenibles.
'Una de las cosas más interesantes de esta línea de investigación', afirma Yao, 'es que estamos llevando la ingeniería eléctrica en una dirección fundamentalmente nueva. En lugar de cables fabricados a partir de materias primas escasas que no se biodegradan, los La belleza de estos nanocables de proteínas es que se puede utilizar el diseño genético de la vida para construir una plataforma estable, versátil, de bajo impacto y rentable'.
Esta investigación fue apoyada por la Fundación Nacional de Ciencias y impulsada por el Instituto de Ciencias de la Vida Aplicadas (IALS) de la UMass Amherst, que combina una experiencia profunda e interdisciplinaria de 29 departamentos para traducir la investigación fundamental en innovaciones que benefician la salud y el bienestar humanos.